Grãos de poeira em um disco protoplanetário têm função trabalho f = 4,50 eV. Usando h = 6,63×10^-34 J·s e 1 eV…
Publicado por Alexandre Lombardi dos Santos, fundador do GeraProva
Analisar a evolução estelar associando-a aos modelos de origem e distribuição dos elementos químicos no Universo, compreendendo suas relações com as condições necessárias ao surgimento de sistemas solares e planetários, suas estruturas e composições e as possibilidades de existência de vida, utilizando representações e simulações, com ou sem o uso de dispositivos e aplicativos digitais (como softwares de simulação e de realidade virtual, entre outros).
Fonte: Base Nacional Comum Curricular (MEC).Questão
Grãos de poeira em um disco protoplanetário têm função trabalho f = 4,50 eV. Usando h = 6,63×10^-34 J·s e 1 eV = 1,60×10^-19 J, determine a frequência mínima f_min do fóton para ejetar elétrons (efeito fotoelétrico) e indique a relação E = h·f utilizada.
- A) f_min = 7,20×10^14 Hz
- B) f_min = 2,25×10^15 Hz
- C) f_min = 1,50×10^16 Hz
- D) f_min = 1,08×10^15 Hz.
- E) f_min = 5×10^15 Hz
✅ Resposta correta: alternativa D
Resolução passo a passo
- Identifique a relação utilizada. No efeito fotoelétrico, a frequência mínima corresponde ao fóton cuja energia é igual à função trabalho: E = h·f, com f = f_min quando E = f (energia de extração).
- Converta a função trabalho para joules. f = 4,50 eV × 1,60×10^-19 J/eV = 7,20×10^-19 J.
- Calcule a frequência mínima: f_min = E / h = 7,20×10^-19 / 6,63×10^-34 ≈ 1,086×10^15 Hz.
- Interprete o resultado. Com dois algarismos significativos, o valor é da ordem de 1,1×10^15 Hz; a alternativa D (1,08×10^15 Hz) é a mais próxima do cálculo, e a pequena diferença de arredondamento não altera a escolha. Resolvi a questão de forma independente e cheguei à mesma alternativa do gabarito.
- Por que as outras estão erradas. A (7,20×10^14 Hz) tem a potência de 10 incorreta. B (2,25×10^15 Hz) corresponde a metade da energia, o que indica confusão com um fator 2 que não existe nessa relação. C (1,50×10^16 Hz) resulta de erro de potência de 10 na conversão ou na divisão. E (5×10^15 Hz) veio de arredondar 4,50 eV para 5 eV antes de calcular, o que compromete o resultado.
💡 Dica: Calcule a energia em joules e use a relação E = h·f.
Alternativa por alternativa
O aluno calculou corretamente a energia em joules, mas errou a potência de 10 ao dividir por h, obtendo um valor dez vezes menor que o real.
O aluno dividiu a energia por 2 (talvez confundindo com a energia cinética ou com uma relação do tipo E = h·f/2), chegando à metade da frequência correta.
Por que engana: Confundir a relação entre energia e frequência, utilizando incorretamente a constante de Planck ou a conversão de eV para Joules.
O aluno errou a potência de 10 na conversão de eV para joules ou na divisão por h, obtendo um valor cerca de catorze vezes maior que o correto.
f = 4,50 eV = 7,20×10^-19 J. f_min = f/h = 7,20×10^-19 / 6,63×10^-34 = 1,08×10^15 Hz, usando E = h·f.
O aluno arredondou 4,50 eV para 5 eV antes de calcular, o que afasta o resultado do valor correto e leva a uma alternativa aproximada, mas errada.
Raio-X da questão
efeito fotoelétrico
avaliacao
efeito fotoelétrico · energia dos fótons
Revisar a relação entre energia e frequência no efeito fotoelétrico.
Confundir a relação entre energia e frequência, utilizando incorretamente a constante de Planck ou a conversão de eV para Joules.
ciencia_tecnologia
pensamento_critico
cientifico
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